二级公路毕业设计.docx
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毕业设计
中文题目平原微丘二级公路AB段设计
英文题目TheDesignOfGrade2Highway
InPlainMicroHillArea
系别：
土木工程与建筑系
专业年级：
2007级土木工程专业
姓名：
许伟
学号：
指导教师：
赵花丽
职称：
副教授
2011年5月18日
毕业设计诚信声明书
本人郑重声明：
在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计是本人在赵花丽指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计中加以说明；在本人的毕业设计中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。
本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。
学生签名：
年月日
平原微丘二级公路AB段设计
【摘要】本次毕业设计的题目是平原微丘二级公路设计，设计时速为80km/h。
本设计按照“安全、舒适、经济”的原则，根据国家相关规范进行设计。
道路部分包括道路路线方案选择、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路面结构设计、路基排水设计。
设计成果包括路线平面图、路线纵断面图、路基横断面图、路基（路面）结构图、道路技术经济指标表、直曲转角表、路基土石方数量表、路基设计表、路基工程数量表等。
【关键词】二级公路，设计过程，设计成果
TheDesignOfGrade2HighwayInPlainMicroHillArea
Abstract：
Thegraduationdesignisentitledtothedesignofgrade2highwayinplainmicrohillarea.Thedesignofspeedis80km/h.Thedesignisinaccordancewiththeprincipleof"safety,comfort,economy",Accordingtonationalnormsralatedtothedesign.Partoftheroaddesignincluderoadlineprojectselection,grpahicdesign,thedesignoftheverticalsection,theroadbeddesign,cross-sectionaldesign,structuraldesignoftheroad,embankmentanddrainagedesign.Resultsoftheoveralldesignincludemapsofroadlineprojectselection,grpahicdesign,thedesignoftheverticalsection,cross-sectionaldesign,structuraldesignoftheroad,technicalandeconomicindicatorstableoftheroad,straightlinesandcurvescornertable,thenumberofembankmentofearthandstonetable,roadbeddesigntable,thenumberofroadbedprojecttableandsoon.
Keywords：
highwayofgrade2，theprocessofdesign，thedesignresults
目录
第一章设计总述 1
一、课题背景 1
二、我国公路发展规划与展望 2
三、设计资料 3
第二章路线平面设计 6
一、基本线形要求 6
二、平面设计步骤 9
第三章路线纵断面设计 14
一、本路段纵断面概况 15
二、纵坡设计 15
三、纵坡计算 18
第四章路线横断面设计 20
一、基本要求 20
二、一般路基设计 20
三、路基排水设计 22
四、工程量及土石方调配 22
第五章路面设计 24
一、判别土基干湿类型 24
二、轴载分析 25
三、结构组合与材料选取 26
四、各层材料的抗压模量与劈裂强度 26
五、设计指标的确定 26
第六章涵洞设计 28
一、基本要求 28
二、各类涵洞的特点 28
三、涵洞择位时应遵循以下原则 29
四、进出口的选择 29
五、施工方法及注意事项 30
第七章路基边坡防护 32
一、概述 32
二、防护与加固工程的分类 32
三、本设计防护综述 32
第八章特色设计 33
致谢 35
参考文献 36
第一章设计总述
一、课题背景
改革开放以来，我国公路建设取得了令世人瞩目的成绩。
特别是自1998年国家实行积极的财政政策，加快公路基础设施建设以来，公路建设实现跨越式的发展。
截至2004年底，全国公路通车总里程达到186万公里，其中高速公路通车里程3.42万公里，居世界第二位。
我国高速公路建设用20年时间走完了发达国家40年走过的路程。
特别是在沿海发达地区，建设了高速之间的连接，形成高速网，初步发挥区域效应。
国家计划通过建设国道主干线系统，即在2020年左右重点建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路，以高速，一、二级公路为主，连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市，国道干线的建成，将极大的提高交通运输量，彻底改善我国的道路交通运输。
（一）公路运输的特点、功能、地位及作用
随着社会的进步，人类对于交通的需求迅速增长，形成了由多种运输方式组成的交通系统。
交通运输是国民经济的基础产业之一，它把国民经济的各领域和各个地区联系起来，在生产和消费之间起着纽带作用；是保障全社会蓬勃发展的网状大动脉；也是人类在政治、经济、生活以及军事等方面交往的主要通行方式，起着工具作用。
公路运输分为直达运输、干线运输和短距离集散运输三种形式。
因此，公路运输有"通过"运输和"送达"或"集散"的功能，尤其是"送达"或"集散"功能作为其它几种运输方式（管道除外）的终端运输方式是交通运输中不可缺少的组成部分，在综合交通运输体系中发挥着非常重要的作用。
道路运输的作用主要表现在以下几个方面：
1.道路运输是最便捷也是唯一具有直达功能的运输方式，可以实现门对门的运输，这是其独特的直达运输功能。
2.道路运输可以自成体系。
3.道路运输的通达深度广，覆盖面大。
4.道路客货运输量在运输体系中的比重不断的提高。
5.道路运输成为世界各国发展最快和主要的运输方式。
与其它运输方式比较，公路运输的特点是灵活性，尤其是高速公路建设，信息网络、通信技术以及计算机技术等的发展，又实现着快速性"门到门"运输和被称为零库存（justintime）的运输特点，促使着公路运输的快速发展。
公路运输的灵活性和快速性主要表现在批量、运输条件、时间和服务上的灵活性以及时间上的快速性。
由于公路运输的批量小和要求的运输条件相对宽松，所以在运输时间和服务水平上容易得到保障。
也正因为如此，公路运输具有生产点多、面广的特点。
（二）我国公路现状
改革开放以来，国家一直把交通作为国民经济的发展的的战略重点之一，为公路交通事业的快速发展提供了机遇。
1978年以来的20多年，是我国公路事业发展最快，建设规模最大，最具活力的时期。
我国用10年时间走过发达国家一般需要40年走完的路程，我国公路建设实现了跨越式的发展，取得举世瞩目的成就。
道路发展的突出成就是高速公路的飞速崛起，高速公路是交通运输现代化的重要标志之一。
1988年我国实现了高速公路的零突破。
高速公路建设带动沿线经济的发展，快速运输日渐显现出巨大的经济效益和社会效益，形成快速发展的“高速公路产业带”。
目前公路运输存在的主要问题为：
1.公路交通的基础设施水平还较差。
截止到2001年底，我国修建各种级别的公路近140万公里，其中高速公路1.9万公里，居世界第二位。
然而，路网密度仍然较低，只相当于巴西的1/2，印度的1/5，美国的1/6，日本的1/30。
公路质量与发达国家相比差距仍很大，还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质量差。
2.运输车辆的车型结构不合理，技术性能还较差
3.运输生产的效率，效益较低；
运输经营组织与管理的手段还比较落后，经营主体结构不合理，建立高效、有序的运输市场缺乏基础。
二、我国公路发展规划与展望
（一）我国公路发展的奋斗目标
在新时期公路建设中，按照“安全、舒适、环保、示范”的方针，以科学发展为指导，坚持以人为本，走资源节约型交通发展之路，是实现我国公路运输交通可持续发展的的必由之路。
根据我国国民经济和社会发展的长远规划，中国公路在未来几十年内，将通过“三个发展阶段”实现现代化的奋斗目标。
第一阶段：
近期达到交通运输紧张状况有明显的缓解，对国民经济的制约状况有明显改善。
第二阶段：
在2020年左右达到公路交通基本适应国民经济和社会发展的需要。
第三阶段：
在本世纪中叶基本实现公路交通运输现代化，达到中等发达国家水平。
（二）我国公路国道发展规划
国道即公路主骨架系统，我国的国道规划是：
到2020年左右建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路，它是以高速和一、二级公路为主，连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市。
该系统的建成将各省会、直辖市、中心城市、主要交通枢纽和重要口岸连接起来，车辆行驶速度可以提高一倍。
国道路网包括放射线、南北纵线、东西横线三类组成，北京是路网的中心。
1.放射线。
放射线是北京连接国家周边城市的干线公路，由北京分别通往沈阳、哈尔滨、塘沽、福州、珠海、广州、深圳、昆明、拉萨、银川、加格达奇的11条路线和北京外环线组成，按顺时针方向统一编号为101至112，全长23178km.
2.南北纵线。
由北向南共28条，由东往西排列，编号201至228，全长38004km.
3.东西横线。
由东西共由30条，自北向南排列，编号301至330，全长488555km.
近十几年来，国道干线建设取得重大进展。
高等级公路开始在东部地区相互连接，初步发挥规模效应。
到2000年底，总计3.5万公里的“五纵七横”国道主干线建成1.8万公里，占总里程51%；为规范公路建设秩序，1998年我国颁布了第一部以公路建设和管理为基本内容的法律——《公路法》，它的颁布是我国交通建设史上的一件大事，是交通法制建设的一个里程碑。
三、设计资料
（一）设计的任务与内容
完成在指定的起、终点之间（约3公里）的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按平原微丘区二级公路进行设计，路线起终点设计高程与地面高程相同，起终方位角不受限制。
设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。
（二）设计原始资料
1.地形图：
1：
1000。
2.交通量：
交通量年增长率5.8%，近期交通量如下：
表1-1交通组成表
车型
交通量（辆/昼夜）
车型
交通量（辆/昼夜）
黄海DD680
320
东风SP9250
650
东风EQ140
360
黄河JN163
980
桑塔纳2000
2500
北京BJ130
270
3.自然地理条件：
该区属亚热带温润气候，四季分明，冬暖夏热，年平均气温在18-20摄氏度。
极端最高气温42摄氏度，极端最低气温-3.8摄氏度。
年平均降雨1056毫米，年平均雾日25天，平均风速1.68米/秒。
本地区地震烈度为Ⅳ度。
山坡地段上覆1-3米粘土表层，下为0.6-0.8米厚淤泥，其下2～5米黏土。
4.材料供应：
沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。
5．其他资料由指导教师给定（如起、终点位置、专题特色设计资料等）。
（三）设计后应提交的设计文件
1.说明书
2.设计图
（1）路线平面图（全线）
（2）路线纵断面图（全线）
（3）路基标准横断面图（一公里）
（4）横断面设计图（一公里）
（5）涵洞设计图（一道）
（6）路基防护工程设计图
（7）路面结构图（全线）
（8）专题特色设计-局部方案比较图
3.表格
（1）直线、曲线及转角表（全线）
（2）路基土石方数量表（一公里）
（3）路基设计表（一公里）
（4）路基排水及防护工程数量表（一公里）
（5）路面工程数量表（全线）
（6）平曲线上路面加宽表（全线）
（7）施工图预算表（只计算已设计有工程量部分的工程预算）
第二章路线平面设计
线形是道路的骨架，对路段进行平面线形设计，是道路最基本的，也是最重要的设计阶段，此阶段的设计将影响后面的道路构造物设计，排水设计，土石方数量，路面工程及其他结构物，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行等都产生很大的影响。
因此，路线线形必须满足汽车行力学，司机视觉和心理的要求，必须与地形，地物环境相协调，与沿线的土地利用，自然资源开发和社会经济等相适应。
合理利用地形，正确选用标准，确保路线线形的均衡性，处理好远期和近期的关系，整体与局部的关系，充分考虑农业等方面的要求，既要使工程量小，投资少，又要考虑施工养护管理、经济效益、交通运营等方面的利弊得失。
选用较好的技术指标，以提高公路的使用质量，充分做到技术上可行、经济上合理。
设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线来。
在设计的顺序上，一般是尽量顾及到纵断面、横断面的前提下先定平面，沿这个平面线形进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，在设计纵断面和横断面。
为求得线形的均衡、土石方数量的减少以及构造物的节省，必要时在修改平面，这样经过几次反复，可望得到一个满意的结果。
由于给定了地形图（1：
1000），在选线时采用纸上定线，在已知的地形图上，进行路线布局方案比选，以而在纸上确定路线，其优点是能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质等自然条件，综合平、纵、横三方面的因素进行考虑。
一、基本线形要求
（一）直线
路线形中最常采用的的基本形式，它以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷，缩短里程，行车方向明确等优点。
但从行车的安全和线形美观来看，直线过长线形呆板，会使司机行车单调引起疲劳，容易使司机超速行驶，难以准确目测车间间距，以及夜间对向行车产生眩光等原因，直接影响行车安全。
另外，在山区、丘陵区，过长的直线难以与地形及周围环境相协调，会严重破坏自然景观，容易造成大挖大填，经济性差。
关于直线的最大最小长度应该有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要是根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来决定。
根据国外资料介绍，对于设计车速大于或者等于80km/h的公路，最大直线长度为以汽车按设计车速行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计车速（以km/h计）的20倍为宜计，根据《公路工程技术标准》JTGB01-2003对直线长度作了如下限制：
1.同向曲线间最小长度：
480m
2.反向曲线间最小长度：
160m
在定直线过程中，直线的最大、最小值限制以不超出上值为宜。
（二）圆曲线
圆曲线也是平面线形中常用的线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。
各级公路无论转角大小都应设置圆曲线，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。
较大的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等优点。
在平曲线设计中，都希望采用较大半径的圆曲线，以提高路线质量，是因为过短的平曲线使汽车在曲线上行使时间短暂，司机操作极为不便，同时乘客也受到冲击。
在较小转角的平曲线，即使半径很大，曲线长度仍然很短，司机容易将曲线半径判断得比实际小得多，而使在行车速度降低。
因此对圆曲线的相关指标也应做出限制。
1.一般限制
（1）从行车稳定、舒适、经济方面考虑，《公路工程技术标准》JTGB01-2003对圆曲线半径作了如下限制：
★圆曲线最小半径：
一般最小半径：
400m
极限最小半径：
250m
一般最小半径是在一般情况采用的平曲线最小半径限值，这种半径能充分保证行车的舒适感，是全线绝大多数情况下可能采用的半径,是设计时建议采用的值，确定一般圆曲线最小半径采用的横向力分布系数为μ=0.05-0.06。
极限最小半径是平曲线半径设计的极限值，在设计中任何情况下都必须满足。
为保证汽车行驶安全、舒适、经济，只有在特殊困难地形条件下才采用极限最小半径。
在设计时，圆曲线半径应尽量采用大于或等于曲线一般最小半径值，以提高公路的使用质量，提高行车的舒适性。
（2）圆曲线半径过大，会使圆曲线太长，对测设和施工不利，且过大的圆曲线半径其几何性质与直线无多大差异。
因此《公路路线设计规范》规定圆曲线最大半径不超过10000m为宜。
（3）曲线最小长度：
一般公路以2倍（即在平曲线上行使6s）计算。
因此《公路路线设计规范》规定二级公路缓和曲线最小长度为70m。
而各级公路的平曲线，一般情况下应该能够设置两段缓和曲线及一段圆曲线，平曲线一般长度按9s行程长度控制，即缓和曲线与圆曲线长度均保证3s的行程，缓和曲线：
圆曲线：
缓和曲线≈1：
1：
1，才能使其线形美观、顺畅。
2.圆曲线半径的确定原则
圆曲线能较好地适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。
圆曲线在适应地形的条件下，应尽量选用较大的半径。
在定半径时宜遵循以下原则：
（1）一般情况下以采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4%的圆曲线半径为宜。
（2）当地形条件不受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径为宜。
（3）选择半径时应结合前后线形综合考虑，以形成连续的线形。
并要考虑平曲线与纵坡的关系，避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。
（4）弯道半径的选择，应按技术标准根据实地的地形、地物、人工构造物及其它条件的要求，按合理的曲线位置用外距、切线长等控制条件反算。
（5）小偏角的弯道容易使司机产生错觉，应尽量避免。
一般情况下转角不小于7°为宜。
（6）当同向曲线间插入短直线时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉是整个组织线形缺乏连续性，形成“断背曲线”。
因此在设计时应予以尽量避免。
（三）缓和曲线
在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。
其作用是线形缓和、行车缓和及超高加宽缓和。
当平曲线半径小于不设超高的最小半径事应设置缓和曲线。
缓和曲线可采用回旋曲线、三次抛物线，高次抛物线等线型。
因回旋曲线与汽车由直线进入圆曲线的轨迹完全符合，在我国，《公路路线设计标准》规定采用回旋曲线。
《公路工程技术标准》JTGB01-2003规定平原微丘区二级路（设计车速=80km/h）最小缓和曲线长度不小于70m。
（四）平面组合线形
本设计路段大部分采用基本型曲线。
基本型曲线所采用的回旋曲线：
圆曲线：
回旋曲线为1∶1∶1–1∶2∶1。
回旋曲线参数=。
在个别路段为两个反向基本型直接连接构成的S型曲线，从行使力学上和线形协调、超高缓和考虑，S型曲线相邻两个回旋曲线参数A1和A2宜相等，若采用不同参数，其值相差不宜过大，应符合：
≤1.5及R/3≤A≤R
S型曲线两个圆曲线半径之比不宜过大，以符合：
=1--1/3
式中：
R1为大圆曲线半径（m），R2为小圆曲线半径（m）。
二、平面设计步骤
（一）选线的目的和任务
道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线平面的位置。
道路选线的主要任务是：
确定道路的走向和总体布局；具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上或实地选线，把路线的平面位置确定下来。
（二）选线原则
1.路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。
主观条件是指设计任务书（或其它文件）规定中的路线总方向，等级及其在公路网中的地位和作用。
客观存在条件是指公路所在地区原有交通布局，城镇、工矿企业、资源状况，土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。
根据1：
1000带状地形图，路线的走向所要解决的问题是在保证公路线形等级标准的同时如何避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题。
2.正确掌握和运用技术标准。
根据任务要求，本次毕业设计应采用最新的《公路工程技术标准》JTGB01-2003，因此，在进行纸上定线时，首先应吃透规范。
在定线过程中，如工程量增加不大，应尽量采用较高的技术指标。
3.注意与农业配合，选取线时要处理好公路与农业的关系。
注意与农田基本建设的配合，做到少占耕地，并应量不占高产田，经济农作物田或穿过经济园林等。
并注意与修路造田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。
4.重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。
5.选线时应综合考虑路与桥的关系。
在选线时，个别特殊大桥桥位，一般作为路线总方向的控制点，大中桥位原则上服从路线的总方向。
（三）选线步骤
根据指导老师意见，公路起终点（指导老师给定起终点）位置、高程不变，选线时以这两个控制点为依据进行全面布置、逐段安排、具体定线。
用“以点定线、以线交点”的办法大致定出平面交点，然后反复试线最后确定出交点。
1.方案的确定
根据所给定的起终点这两个控制点，仔细阅读平面图，可知该设计路段主要位于平原地区。
尽量避开已有建筑，根据路线起终点位置，确定两个交点。
得到路线起终点及交点坐标分别为：
A（500045.792,472442.3481），M（500416.973,4072597.521）,N（501316.152,
4072436.066）,B（501854.733,4072454.467）.
在设计中，定线是一项比较重要的工作，是整个路线的基础，对路线的好坏起关键性的作用，不同地点，考虑的因素也不同，如有些以平曲线设计为主，有些则以经济性为准。
2.交点位置、交点间距、转角的确定
方案设计中,在做好导向线,确定交点后。
按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：
（1）路线的方位角：
根据公式β=arctg=arctg
则路线的方位角θ为：
第一象限：
θ＝β
第二象限：
θ＝180°-β
第三象限：
θ＝180°+β
第四象限：
θ=360°-β
（2）路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即
α=θ2-θ1（α是“+”为右转，α是“-”为左转）
（3）交点间距：
D=
3.平曲线设计及敷设
（1）缓和曲线长度的确定
平原微丘区二级公路其最短缓和曲线长为70米。
关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：
a.最小缓和曲线长度：
LS≥70米
b.超高缓和段长度：
按LC=计算，式中：
LC—超高缓和段长度
B—路面宽度，取7.0米
ic—最大超高横坡（%）
ig—路拱横坡（%）
ｐ—超高渐变率
且一般应满足Ls＞
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